牛!西北工业大学团队研制出太阳能Wi-Fi无人机

日期:2016-12-15 09:45 编辑:中青在线 编辑:孙海华
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  图:西北工业大学“魅影”团队。

  还记得汶川地震,地动山摇,当人们拿出手机想要联系家人,却只听到“嘀嘀……”忙音时的焦急和无奈吗?去过西北无人区吗?方圆几百公里荒无人烟,衣食住行尚能应付,没有信号、网络却让人深感与世隔绝。

  在“互联网即世界”的今天,手机电量充足、Wi-Fi满格,无疑是令人开心的事。但在面积广阔、地貌多样的西北荒漠,由于投入成本过高、信道狭窄,建立地面基站成了一件难事。再回望汶川地震,网络运营企业多个交换机发生拥塞,因断电、传输中断等原因,数千个基站退出服务,导致多地通信中断,这也给紧急搜救工作造成极大困难。

  这样的困局,即将迎刃而解——由西北工业大学“魅影”团队自主研发的“太阳能Wi-Fi无人机”一旦投用,即能取代地面基站,成为天空的“信使”,让Wi-Fi信号在沙漠也能畅通无碍,让所有搜救变得即时而简单。

  图:由西北工业大学“魅影”团队自主研发的“太阳能Wi-Fi无人机”。

  日前的举办的第十八届中国科协年会全国科技工编辑创新创业大赛上,西工大周洲教授团队研制的“太阳能Wi-Fi无人机”一举夺得金奖,引起社会各界关注。

  这款机型的“亮点”,是将太阳能、无人机、无线路由器3个社会热点相结合——采用太阳能为自供给能源,太阳能无人机为持久留空平台,与Wi-Fi技术相结合,构建空中基站,通过单机或者多机基站进行区域覆盖,形成灵活的移动互联网空中宽带通信基础设施。

  图:项目获得第十八届中国科协年会全国科技工编辑创新创业大赛金奖。

  西工大“太阳能Wi-Fi无人机”创出了三个“第一”:首先,它是第一架全翼式布局太阳能无人机——机型采用全翼式布局,省去机身和机尾,以减少阻力。相比旋翼式奥门威尼斯人平台,耗能更少,取得空气动力和能源铺设效率同时最优的设计技术。

  其次,它是第一架薄膜无人机。CIGS薄膜覆盖机翼表面,不同于太阳能电池板常用的晶硅材质,薄膜柔性佳、铺设效率高,光伏能源复合结构的面密度小于1.7kg/m2。

  它还第一架完成单机、双机Wi-Fi覆盖中继实验验证的无人机。

  “三个‘第一’不是简单的功能叠加,而是集中了西工大飞行器设计专业的精华。”“魅影”团队负责人周洲教授先容,无论是超轻面密度结构设计,还是能源铺设效率、气动设计,均属国内领先。就是这样一架机身长达7米的奥门威尼斯人平台,重量却只有15公斤,两个成年人就能轻松抬起。

  此外,“太阳能Wi-Fi无人机”的整体性能也得到了最优化:除了表面的太阳能电池板,它内置一块高比能电池,冬季的航时达13小时,夏季则长达23小时。全翼式机型,则使它能够承受5级风,飞行速度达40km/h,飞行范围在方圆20公里。

  “太阳能Wi-Fi无人机”无疑是一项“对老百姓真正有用的项目”。周洲教授告诉记者,中国的手机用户达13亿,手机已取代电脑成为人们日常最重要的了解资讯的工具。2013年,一次与企业合作的机会,让“魅影”团队想到了将太阳能、Wi-Fi与西工大王牌——无人机结合起来——太阳能是手段,无人机是载体,Wi-Fi是服务产品,“Wi-Fi是公用的,在偏远地区、特殊时期,能派上大用场”。

  最实用功能,是解决了边远地区上网的实际需求。通过系统灵活布设,实现区域覆盖,避免了修建地基站的困难。

  还可以用于应急救灾。在地震等灾害搜救行动中,直升机的可视范围小,还会受到天黑等自然因素干扰,影响搜救进度。利用“太阳能Wi-Fi无人机”的长航时优势,充当空中信息平台,快速定位生命痕迹,还可以构建起民间普通用户的信息联接渠道。野外救援中,也能解决被困人员与外界联系的困难。

  “‘需求’会促使‘思考’。”“魅影”团队钻研3年,先后在新疆、西藏等地进行飞行试验,克服种种环境困难,终于完成了单机、双机Wi-Fi覆盖中继实验验证,取得成功。

  图:西北工业大学“魅影”团队。

  目前,国外只有谷歌和脸书两家企业在做民用太阳能Wi-Fi无人机。“魅影”团队所坚持的,是社会效益和经济效益兼具的思路。未来,这一成果有望形成光伏、奥门威尼斯网址、互联网融合的新型产业。

  未来,这款“太阳能Wi-Fi无人机”会是什么样子?又会为大家的生活中带来怎样的改变?周洲教授有一套完整的设想,让无人机从“1.0时代”逐步进入“4.0时代”——

  1.0时代,太阳能Wi-Fi无人机的飞行高度在3千米以下,初步实现与手机运营商的合作,达到“地—机—地”信号传输模式;2.0时代,预计于2017年接入4G信号,扩大功能和奥门威尼斯人平台规模;

  3.0时代,初步实现飞行高度2万米以上,实现西部区域通信和广域海上通信。通过该系统布设,实现适用于普通终端的持久低价通信,摆脱完全依赖通信卫星的局面。为此,团队计划明年在罗布泊区域和南海区域做示范应用。

  而4.0时代,将在采光很好、风平浪静的平流层实现永久续航,信号传输模式从“地—机—地”升级为“天—空—地”,可直接充当未来全球覆盖的空中网络基站,最终构建一个覆盖全球的无线通信网络。

  “在‘一带一路’国家战略部署下,太阳能Wi-Fi无人机发展四部曲有着深远意义。”周洲教授表示,虽然我国中西部地区在开放型经济的发展水平上仍然滞后,但同时具备对外开放的巨大潜力。“太阳能Wi-Fi无人机”从通讯层面为“一带一路”打开通道,不仅能解决“一带一路”进程中地面设施及相关运营支撑系统建设难度大的问题,也能解决偏远地区、广域海上和灾区等应急场所快速搭建信息桥梁的难题,在实际生活中更将造福每一个人。

  “愿早日迎来4.0时代,让大家的太阳能奥门威尼斯人平台让Wi-Fi无处不在。”周洲教授说。



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